Bakgrunnur

Lithium-ion rafhlöður hafa verið mikið notaðar sem endurhlaðanlegar rafhlöður síðan á tíunda áratug síðustu aldar vegna mikillar afturkræfs getu og stöðugleika í hringrásinni. Með umtalsverðri hækkun á verði litíums og aukinni eftirspurn eftir litíum og öðrum grunnþáttum litíumjónarafhlöðu, neyðir aukinn skortur á hráefni fyrir litíum rafhlöður í andstreymi okkur til að kanna ný og ódýrari rafefnafræðileg kerfi byggð á núverandi ríkulegum frumefnum . Ódýrari natríumjónarafhlöður eru besti kosturinn. Natríumjónarafhlaða var næstum fundin ásamt litíumjónarafhlöðu, en vegna stórs jónradíusar og lítillar afkastagetu er fólk frekar hneigðist til að rannsaka litíumrafmagn og rannsóknir á natríumjónarafhlöðum stöðvuðust nánast. Með örum vexti rafknúinna ökutækja og orkugeymsluiðnaðar á undanförnum árum hefur natríumjónarafhlaðan, sem hefur verið lögð til á sama tíma og litíumjónarafhlaðan, aftur laðað fólk að sér.'s athygli.

Litíum, natríum og kalíum eru allir alkalímálmar í lotukerfinu. Þeir hafa svipaða eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika og geta verið notaðir sem auka rafhlöðuefni í orði. Natríumauðlindir eru mjög ríkar, dreifast víða í jarðskorpunni og auðvelt að vinna úr þeim. Í stað litíums hefur natríum verið veitt meiri og meiri athygli á rafhlöðusviði. Rafhlaðanframleiðandasskrökvaað hefja tæknileiðina fyrir natríumjónarafhlöðu.Leiðbeinandi skoðanir um að hraða þróun nýrrar orkugeymslu, Vísinda- og tækninýsköpunaráætlun á orkusviði á 14. fimm ára áætlunartímabili, ogFramkvæmdaáætlun um uppbyggingu nýrrar orkubirgða á 14. fimm ára áætlunartímabiligefin út af þróunar- og umbótanefndinni og orkumálastofnuninni hafa nefnt að þróa nýja kynslóð af afkastamikilli orkugeymslutækni eins og natríumjónarafhlöðum. Iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið (MIIT) hefur einnig kynnt nýjar rafhlöður, svo sem natríumjónarafhlöður, sem kjölfestu fyrir þróun nýja orkuiðnaðarins. Iðnaðarstaðlar fyrir natríumjónarafhlöður eru einnig í vinnslu. Gert er ráð fyrir að eftir því sem iðnaðurinn eykur fjárfestingu, verður tæknin þroskaður og iðnaðarkeðjan batnar smám saman, er gert ráð fyrir að natríumjónarafhlaðan með mikla kostnaðarafköst muni hernema hluta af litíumjónarafhlöðumarkaðnum.

Natríumjónarafhlaða á móti litíumjónarafhlöðu

• Kolefnisneikvæð rafskaut af natríumjónarafhlöðu hefur lægri kostnað og stærra breytingarými en grafít.
• Hægt er að nota álpappír sem straum safnara fyrir jákvæða og neikvæða rafskaut natríumjónarafhlöðu. Lithium-ion rafhlöður hafa litla neikvæða möguleika og verða að nota koparpappír sem er ekki tærður. Natríumjónarafhlöður hafa aftur á móti mikla neikvæða möguleika, svo þær blandast ekki natríum. Álpappír er lægri í þyngd og kostnaði en koparpappír.
• Í raflausninni er leysni Na⁺ er um 30% lægri en Li⁺. Upplausnarhraði er hár og hleðsluflutningsviðnám við rafskaut-salta tengi er lítið, sem veitir betri rafskautavirkni. Þess vegna er losunarhraði natríumjónahleðslu hátt við háan hita og lágan hita, og lághitaafköst eru frábær og hægt að hlaða hana fljótt.
• Natríumjónarafhlöður hafa meira úrval af jákvæðum rafskautsefnum. Næstum öll umbreytingarmálm frumefni í fyrstu röð lotukerfisins er hægt að nota í natríumjónarafhlöður. Þetta stafar af miklum stærðarmun á Na⁺ (radíus 0,102nm) og umbreytingarmálmjónir (radíus 0,05-0,07nm), sem stuðlar að aðskilnaði þeirra.
• Innra viðnám natríumjónarafhlöðu er hærra en litíumjónarafhlöðu. Ef um skammhlaup er að ræða er tafarlaus hiti minni, hitastigshækkun er hægari og varmahitastigið er hærra en litíumrafhlöðu, þess vegna er natríumjónarafhlaða öruggari.
• Stór radíus natríumjóna getur leitt til þess að efni rofni þegar það er fjarlægt úr rafskautsefninu og hefur þannig áhrif á heildar hreyfigetu rafhlöðunnar og heilleika rafskautsins.
• Natríum hefur mun hærri staðlaða rafskautsgetu (0,33V hærri en litíum), sem leiðir til minni orkuþéttleika og gerir það erfitt að keppa við litíumjónarafhlöður í orkugeiranum.

Nýjustu rannsóknarframfarir

Undanfarin ár hafa rannsóknir á natríumjónarafhlöðum innihaldið háþróað kóbaltfrítt bakskautsefni fyrir natríumjónarafhlöður, ódýrt pólýanónískt súlfat fyrir jákvæða rafskaut natríumjónarafhlöðu, nanó-pb efnasambönd sem notuð eru í jákvæðu rafskaut natríums. -jónarafhlöður, grunnrannsóknir á lífrænum rafskautsefnum fyrir natríumjónarafhlöður til hugsanlegra nota í atvinnuskyni, málmoxíð og súlfíð sem eru að stofni til úr tini notuð sem rafskaut efni fyrir natríumjónarafhlöður, nanóverkfræði háþróaðra kolefnisefna í natríumjónarafhlöðum og beiting háþróaðrar in situ lýsingar í rannsóknum á natríumjónarafhlöðum. Almennt séð er það enn rannsóknarreitur til að fá afkastamikil jákvæð og neikvæð rafskautsefni frá þeim þáttum að hagræða breytingaraðferðum, bæta undirbúningsaðferðir og kanna natríumgeymslukerfi til að bæta heildar samkeppnishæfni natríumjónarafhlöðu.